Batterie domestiche, colonnine per auto elettriche e celle commestibili: la storia delle batterie oltre l'auto

La BBC ha riferito il 29 settembre che Green Mountain Power, la più grande utility del Vermont, noleggia due batterie a ogni abitazione aderente per 55 dollari al mese per 10 anni. La sua centrale elettrica virtuale, un aggregato di migliaia di piccoli dispositivi coordinati come un unico generatore, è diventata la principale fonte di energia dello Stato. Hanno aderito più di 5.500 abitazioni del Vermont.

È lo sviluppo più recente di un dossier in cui le batterie continuano a spuntare in luoghi che non hanno nulla a che fare con un salone automobilistico.

Una spina su quattro ruote

RNZ ha riferito il 29 settembre che l'Energy Efficiency and Conservation Authority neozelandese finanzierà fino a 100 colonnine bidirezionali in abitazioni e aziende di Auckland e di altre aree urbane. Le colonnine permettono a un veicolo elettrico di caricarsi come al solito e poi di rimandare elettricità in una casa, in un'azienda o nella rete nazionale quando i prezzi toccano il picco. Murray Bell, responsabile delle politiche e della regolamentazione di EECA, ha detto che un'auto carica potrebbe alimentare un'abitazione per tre o quattro giorni durante un'interruzione.

L'argomento è economico: caricare quando l'energia costa poco, scaricare quando costa molto, vendere l'eventuale eccedenza. Bell ha detto che il costo evitato di nuovi pali e cavi "si misura in miliardi di dollari" una volta conteggiata la crescita attesa della domanda del Paese. Il Ministry for Business, Innovation and Employment prevede che la domanda di elettricità della Nuova Zelanda salirà tra il 35 e l'82 percento entro il 2050.

Niente di tutto questo è ancora plug-and-play. EECA afferma che le colonnine in grado di immettere energia in rete non sono largamente disponibili in Nuova Zelanda. Bell ha elencato gli ostacoli senza giri di parole: poche combinazioni compatibili tra auto e colonnine, produttori preoccupati che apparecchiature di terzi incidano sulle prestazioni della batteria, timori per la sicurezza degli impianti domestici più vecchi e la questione pratica di dove fissare la scatola. Counties Energy, che gestisce la rete di ricarica OpenLoop, recluterà i partecipanti e installerà l'hardware. Bell ha detto che BYD, oggi il secondo marchio di auto elettriche più popolare in Nuova Zelanda dietro Tesla, ha partecipato a sperimentazioni australiane e potrebbe fare lo stesso qui.

"Vogliamo che sia praticamente plug-and-play: che qualsiasi proprietario di un'auto elettrica possa presentarsi, farsi installare una colonnina e debba solo collegarla a casa, e tutto debba funzionare", ha detto Bell.

L'Australia ha già condotto ampie sperimentazioni di ricarica bidirezionale, e RNZ riferisce che la tecnologia è disponibile in determinate circostanze nel New South Wales e nell'Australia Meridionale. Una sperimentazione più piccola è in espansione anche a Queenstown.

L'altra storia delle batterie a Delhi

IEEE Spectrum ha pubblicato il 29 settembre il resoconto di un professore di ingegneria elettrica della Jamia Millia Islamia. Descrive una città che nel 2002 perdeva più della metà della sua energia per apparecchiature obsolete e furti. Entro il 2026 le perdite erano scese al 5 o 6 percento, un livello che l'articolo paragona a Francia e Belgio, e migliore di Grecia e Serbia.

Il pezzo ricorda che la rete in cui una batteria si innesta decide quanto vale la batteria. La soluzione di Delhi è stata hardware di distribuzione e responsabilità, non accumulo.

Contare l'energia di cui non abbiamo più bisogno

Il Substack di Hannah Ritchie, pubblicato il 29 settembre, ripercorre i numeri del professor Nick Eyre di Oxford. In un sistema post-transizione, in cui i settori adatti sono elettrificati e il resto va a idrogeno, la domanda finale mondiale di energia scende da 416 exajoule a 247 EJ. La domanda di elettricità sale da 110 EJ a 189 EJ. La tesi centrale: l'elettrificazione è efficienza, e il mondo ha bisogno di circa il 40 percento in meno di energia finale, non di più.

Il dettaglio per settore conta per chi modella le batterie. Le auto elettriche convertono in movimento circa l'80 percento della loro energia contro circa il 20 percento della benzina, quindi la domanda post-transizione per auto e furgoni è circa un quarto di quella odierna. Si presume che metà dei chilometri dei mezzi pesanti sia elettrificata, il resto a idrogeno. Gli autobus sono elettrificati all'80 percento. Solo un terzo dell'aviazione lo è, e appena il 10 percento del trasporto marittimo. Gli edifici sono quasi del tutto elettrificati, con il 90 percento del riscaldamento degli ambienti gestito da pompe di calore nel modello.

Ritchie è esplicita: il modello è semplicistico e probabilmente sottostima i risparmi. Non prevede guadagni di efficienza oltre l'elettrificazione e l'idrogeno, ignora la crescita dei consumi man mano che i Paesi si sviluppano e colloca ogni settore non elettrificato sull'idrogeno. Secondo lei i lettori possono sostituire l'idrogeno con i biocarburanti nell'aviazione senza cambiare la conclusione.

La Germania li forma, poi li guarda andare via

VDE, una delle più grandi organizzazioni tecnologiche europee, ha pubblicato il 21 settembre cifre che mostrano come gli studenti internazionali del primo semestre in ingegneria elettrica e dell'informazione nelle università tedesche siano circa raddoppiati in 20 anni e, dal 2022, costituiscano più della metà di tutti gli studenti del primo anno. Ogni euro investito nell'istruzione di uno studente internazionale genera circa 16 euro di valore aggiunto, calcola l'associazione.

Poi se ne vanno. VDE afferma che meno della metà degli studenti internazionali è disponibile per il mercato del lavoro tedesco dopo la laurea, e che il 55,5 percento dei laureati magistrali internazionali, poco più di un terzo di tutti i laureati, lascia il Paese. Gli studenti nazionali hanno un successo superiore di circa 7 punti percentuali rispetto ai colleghi internazionali.

Michael Schanz, che dirige il comitato VDE che ha eseguito i calcoli, ha detto che le cifre mostrano l'attrattiva di studiare ingegneria elettrica in Germania. Kira Kastell, che presiede il comitato studi del VDE, ha indicato lingua, cultura e comparabilità accademica come ostacoli. Thomas Hegger, consulente per le risorse umane e vicepresidente del comitato, ha proposto più coaching, sostegno linguistico e borse di studio trasparenti. Ha anche avanzato il modello del Baden-Württemberg, dove gli studenti non UE pagano tasse che coprono circa un terzo dei costi, come modo per finanziare il sostegno. Schanz ha osservato che alcuni Paesi mandano deliberatamente all'estero i beneficiari di borse di studio per ottenere risultati di ricerca e tecnologie.

Una batteria che si può inghiottire

Chemical & Engineering News ha riferito il 28 settembre di una batteria che funziona per tre giorni dentro lo stomaco di un maiale e poi si decompone. Il catodo, simile a carta, è fatto di nanofibre di cellulosa, triossido di molibdeno e carbone attivo; una lega di magnesio forma l'anodo; l'elettrolita è un liquido ionico biodegradabile ottenuto fondendo cloruro di colina e acido lattico; la cera d'api incapsula la pila. Il lavoro appare su Nature Chemical Engineering.

Giovanni Traverso, ingegnere meccanico al MIT, ha detto che il team si è ispirato alla carta di riso commestibile usata per avvolgere i dolci asiatici. Introdotta con un endoscopio, la batteria ha alimentato un tag RFID e un dispositivo di stimolazione elettrica che ha provocato il rilascio di un ormone della fame. Il voltaggio è sceso da 1,84 V, poco sopra una pila AA standard, a 1,45 V in 72 ore. Le immagini hanno mostrato l'antenna di molibdeno e la batteria disintegrarsi in frammenti nel giro di settimane; il chip RFID non riassorbibile è stato espulso naturalmente, e il dispositivo si è degradato in pochi mesi.

Yasser Khan, ingegnere elettrico e informatico della University of Southern California che non ha preso parte allo studio, ha definito l'alimentazione dell'elettronica dentro il corpo una delle maggiori sfide del settore e la batteria un passo importante. Ha anche fissato l'asticella per l'uso umano: test estensivi di biocompatibilità, un quadro chiaro di ciò in cui la batteria si decompone, quanto ne assorbe il corpo e se qualcosa di essa danneggi l'intestino, soprattutto con deglutizioni ripetute. Traverso ha detto che spessore degli strati e incapsulamento potrebbero essere regolati per far durare le celle da giorni a settimane.

Che cosa vende davvero l'industria automobilistica

Mettete le quattro storie non automobilistiche accanto ai titoli sulle auto e salta fuori uno schema. Il veicolo sta diventando una batteria tra molte, in competizione per gli stessi servizi di rete, la stessa infrastruttura di ricarica e la stessa chimica del litio di una casa nel Vermont o di una colonnina ad Auckland.

Questo sposta le domande che vale la pena porsi. Non quanto è grande il pacco batteria, ma chi controlla quando si scarica, chi paga il cablaggio, cosa succede alla garanzia e se il software che orchestra migliaia di pacchi è affidabile quanto l'hardware che sostituisce. La risposta del Vermont, secondo la BBC, è un noleggio e un'utility che tratta la flotta come una centrale elettrica. Quella di Auckland è ancora in fase di test. Quella di Delhi, maturata in un quarto di secolo, è stata sistemare prima i cavi.